(57)【要約】  外部入力の基準速度ωｂと比率ゲインαとから指令速度ωｒを出力する指令速度演算手段１０１と、指令速度ωｒを入力とし指令速度ωｒに追従するよう規範速度ωａを演算し出力する規範速度生成手段１０８と、規範速度ωａとモータ３の速度ωｍとの差の速度偏差ωｅと速度偏差補正値ωｅｃとから制御偏差ｅを出力する制御偏差演算手段１０３と、制御偏差ｅが低減するよう制御演算により補償トルクτｍを出力する速度制御手段１０４と、少なくとも補償トルクτｍに基づいて速度偏差補正値ωｅｃを演算する速度偏差補正手段１０５と、少なくとも補償トルクτｍを入力としてモータ３のトルクの目標値である指令トルクτｒを出力する指令トルク演算手段１０７と、速度偏差ωｅに基づいて比率ゲインαを演算する比率演算手段１０２を備える。
2011148852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から入力される基準速度と比率ゲインとに基づいて指令速度を演算する指令速度演算手段と、
前記指令速度と負荷機械を駆動するモータの速度であるモータ速度との差である速度偏差と速度偏差補正値とに基づいて制御偏差を出力する制御偏差演算手段と、
前記制御偏差に基づいて、前記制御偏差が低減するよう少なくとも積分演算を含む制御演算により補償トルクを出力する速度制御手段と、
少なくとも前記補償トルクに基づいて前記速度偏差補正値を演算して前記制御偏差演算手段に入力する速度偏差補正手段と、
少なくとも前記補償トルクに基づいて前記負荷機械を駆動する前記モータのトルクの目標値である指令トルクを出力する指令トルク演算手段と、
前記速度偏差に基づいて前記比率ゲインを演算して前記指令速度演算手段に入力する比率演算手段と
を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記比率演算手段は、前記速度偏差が低減するよう少なくとも積分演算を含む制御演算により前記比率ゲインを演算することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記比率演算手段は、前記速度偏差が低減するよう所定のゲインの比例演算により前記比率ゲインを演算することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記比率演算手段は、前記速度偏差が所定の閾値より小さくなるまで前記比率ゲインを増大させることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記指令トルク演算手段は、外部から入力されるフィードフォワードトルクと前記補償トルクとを加算して前記指令トルクを出力することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記速度偏差補正手段は、外部から入力されるフィードフォワードトルクと前記補償トルクとの差を入力として前記速度偏差補正値を演算することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記指令速度を入力として前記モータ速度が前記指令速度に一致するよう加減速を行うのに必要な加減速トルクを出力する加減速トルク演算手段をさらに備え、
前記指令トルク演算手段は、前記補償トルクと前記フィードフォワードトルクと加減速トルクとを加算して前記指令トルクを出力する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記指令速度演算手段が出力する前記指令速度に基づいて演算される規範速度と前記モータ速度との差を速度偏差とし、前記加減速トルク演算手段は前記規範速度を入力として前記モータ速度が前記規範速度に一致するよう加減速を行うのに必要な加減速トルクを出力する
ことを特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はモータ制御装置に関し、特に、例えば鋼板や紙、フィルムなどの搬送材の搬送に用いられる搬送ロールの駆動用等、各種産業機械の駆動装置として用いられるモータ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のモータ制御装置では、例えば鋼板や紙、フィルムなどの搬送材を搬送するために、連続的に配置された複数の搬送ロールをモータで駆動する。従来のモータ制御装置は、速度制御手段を備えている。速度制御装置は、指令速度とモータ速度の偏差を入力として比例積分演算により指令速度とモータ速度が一致するよう補償トルクを演算し、モータに対する指令トルクを出力する。従来のモータ制御装置では、搬送材に張力を付与するために、ある基準速度に対して速度差（ドロー）をもつよう、指令速度を生成するドロー制御が用いられていた。また、従来のモータ制御装置では、容易な調整で搬送材の張力を所望の張力値と一致させることを目的として、張力演算手段を備えている。張力演算手段は、モータが加減速を行うのに必要な加減速トルクと、メカニカルロストルクと、検出されたモータ電流とに基づいて、搬送材の張力を演算する。演算された張力演算値が、所望の張力となるよう、速度差を設定するドロー設定が備えられている。張力演算値が所望の張力と一致するよう速度差を設定した後は、このときの張力演算値を張力基準値として保持する。また、従来のモータ制御装置では、この張力基準値と張力演算値とに基づいて指令速度を補正する張力制御手段を有効にすることで、搬送材の張力が一定となるよう制御していた（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
また、別の従来のモータ制御装置では、補償トルクを演算して、それを、モータを駆動するためのトルク指令に加算する速度制御手段を備えている。速度制御手段は、指令速度とモータ速度との偏差を入力として、比例制御あるいは比例積分制御の演算により、速度指令とモータ速度が一致するように、補償トルクを演算する。また、速度制御手段の作用によって定常的に過大なトルクを発生させないように、ドルーピング制御を用いている。ドル―ピング制御とは、モータトルクが増大すると、モータ速度が低下するという、垂下特性を持たせた制御である。ドル―ピング制御では、前記補償トルクを比例倍した速度ドループ量を、指令速度から減算する。このドルーピング制御により、他の搬送ロールによって搬送材が拘束されながら搬送される搬送速度と指令速度との間に微小な誤差があっても、速度制御手段の作用によって定常的に過大なトルクを発生させない機能を実現している（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−８１８１８号公報
【特許文献２】特開平４−１２１０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された従来のモータ制御装置では、以下のような問題点があった。搬送材に付与される張力は、搬送材の伸縮特性や、厚さや幅といった形状、および、搬送ロール径によっても変化する。そのため、所望する張力値が同一であっても搬送材やロール径に応じて必要となる速度差は異なる。そのため、特許文献１に記載のモータ制御装置では、搬送材や搬送ロールが変更される度に、速度差の設定をやり直す必要がある。また、張力演算値を確認しながら速度差を設定し、速度差の設定が終了したときの張力演算値を張力基準値としている。そして、その張力基準値を基準として、張力が一定となるよう制御している。そのため、搬送材に付与する張力値を変更する度に、速度差の設定をやり直す必要がある。そのため、搬送材に付与する張力を連続的に変更するような運転への対応は困難である。【０００６】
また、特許文献１に記載されたモータ制御装置では、速度差の設定を行った後、スイッチを切り換えて張力基準値を保持し、張力基準値と張力演算値とに基づいた制御を行う張力制御手段を動作させている。張力制御手段により、速度差を設定しているときの搬送材の張力は、設定中の速度差で制御される。そのため、ロール径誤差、メカニカルロストルク、または、加減速トルクのモデル化誤差など、微小な設定誤差が存在すると、搬送材の張力が所望の値となるよう速度差を設定するまでの間、搬送材の張力に過大な誤差を生じ、安定した搬送が行えないという問題点もあった。【０００７】
また、特許文献２に記載のモータ制御装置においては、モータ制御装置内部の速度制御手段に上述の垂下特性を持たせているだけであるため、例えば所望の張力と釣り合うような値にモータトルクを正確に保つのが容易でないという問題点があった。【０００８】
モータを用いて搬送材を搬送するための搬送ロール径に微小な誤差がある場合、複数の搬送ロールで拘束されながら搬送される搬送材の搬送速度とモータ速度との関係が、理論値からの定常的な誤差を生じる場合が少なくない。このような場合、搬送速度の理論値を与えている速度指令に、モータ速度が一致するよう、速度制御手段が動作する。これにより、前述したドルーピング制御を行っても、速度制御手段が定常的に大きなトルクを発生することになる。その結果、外部から入力されるトルク指令により与えられる、搬送材張力の値から大きな誤差を生じるという問題点があった。【０００９】
また、モータ制御装置内部の速度制御器に上述の垂下特性を持たせるよう速度制御手段を構成するため、特に加減速を行う場合において、他の搬送ロールを駆動するモータに対する揃速性が低下するため、搬送材の張力が大きく変動するといった問題点があった。【００１０】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、搬送材や搬送ロール、または、搬送材に付与すべき所望の張力値が変更された場合であっても、簡単な調整で安定な搬送を行いながら速度差を設定し、外部から設定したとおりの張力を搬送材に与えつつ、指令速度に応じて正確かつ安定にモータおよび搬送材の搬送速度を制御するモータ制御装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、外部から入力される基準速度と比率ゲインとに基づいて指令速度を演算する指令速度演算手段と、前記指令速度と負荷機械を駆動するモータの速度であるモータ速度との差である速度偏差と速度偏差補正値とに基づいて制御偏差を出力する制御偏差演算手段と、前記制御偏差に基づいて、前記制御偏差が低減するよう少なくとも積分演算を含む制御演算により補償トルクを出力する速度制御手段と、少なくとも前記補償トルクに基づいて前記速度偏差補正値を演算して前記制御偏差演算手段に入力する速度偏差補正手段と、少なくとも前記補償トルクに基づいて前記負荷機械を駆動する前記モータのトルクの目標値である指令トルクを出力する指令トルク演算手段と、前記速度偏差に基づいて前記比率ゲインを演算して前記指令速度演算手段に入力する比率演算手段とを備えたモータ制御装置である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明は、外部から入力される基準速度と比率ゲインとに基づいて指令速度を演算する指令速度演算手段と、前記指令速度と負荷機械を駆動するモータの速度であるモータ速度との差である速度偏差と速度偏差補正値とに基づいて制御偏差を出力する制御偏差演算手段と、前記制御偏差に基づいて、前記制御偏差が低減するよう少なくとも積分演算を含む制御演算により補償トルクを出力する速度制御手段と、少なくとも前記補償トルクに基づいて前記速度偏差補正値を演算して前記制御偏差演算手段に入力する速度偏差補正手段と、少なくとも前記補償トルクに基づいて前記負荷機械を駆動する前記モータのトルクの目標値である指令トルクを出力する指令トルク演算手段と、前記速度偏差に基づいて前記比率ゲインを演算して前記指令速度演算手段に入力する比率演算手段とを備えたモータ制御装置であるので、搬送材や搬送ロール、または、搬送材に付与すべき所望の張力値が変更された場合であっても、簡単な調整で安定な搬送を行いながら速度差を設定し、外部から設定したとおりの張力を搬送材に与えつつ、指令速度に応じて正確かつ安定にモータおよび搬送材の搬送速度を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るモータ制御装置の適用例である搬送システムの構成を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態３に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態４に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、この発明の実施の形態１によるモータ制御装置を示すブロック図である。図１において、１はモータ、２は負荷機械、３は速度検出手段、１００はモータ制御装置、１０１は指令速度演算手段、１０２は比率演算手段、１０３は制御偏差演算手段、１０４は速度制御手段、１０５は速度偏差補正手段、１０６は加減速トルク演算手段、１０７は指令トルク演算手段、１０８は規範速度生成手段である。なお、図１に示されるように、モータ制御装置１００は、１０１〜１０８の構成要素を内部に備えている。また、モータ制御装置１００は、それの外部に配置されたモータ１に接続されている。
【００１５】
はじめに、モータ制御装置１００の全体動作について説明する。なお、本発明の実施の形態１では、速度制御を基本として動作している形態を示すが、特に速度制御に限定するものではなく、位置制御を行う場合においても同様に実現可能なものである。
【００１６】
モータ制御装置１００は、速度検出手段３で検出するモータ１の速度であるモータ速度ωｍと、外部から入力される基準速度ωｂと、フィーフォワードトルクτｆｆとを入力とする。そして、以下で述べる動作により、指令トルクτｒをモータ１に対し出力する。モータ１は、図示しないトルク制御手段や電力変換手段の作用により、指令トルクτｒと一致するようなトルクを発生し、モータ１自身と負荷機械２とを駆動する。ここでは、モータ１によって駆動される負荷機械２の例として、搬送システム（図２参照）を挙げて説明するが、それに限定されるものではない。
【００１７】
モータ制御装置１００の内部において、指令速度演算手段１０１は、外部から入力される基準速度ωｂおよび後述する比率演算手段１０２で演算される比率ゲインαを入力とする。指令速度演算手段１０１は、基準速度ωｂおよび比率ゲインαとを用いて、モータ１のモータ速度ωｍを制御するための指令速度ωｒを生成する。具体的には、指令速度演算手段１０１は、当該比率ゲインαを用いて、指令速度ωｒが基準速度ωｂに対して速度差をもつように、例えば次式（１）に示すような演算を行って、指令速度ωｒを生成する。なお、このように指令速度ωｒに、基準速度ωｂに対する速度差を持たせることにより、負荷機械２で搬送する搬送材に張力を付与することができる。
【００１８】
ωｒ＝（１＋α）ωｂ                        （１）
【００１９】
規範速度生成手段１０８は、指令速度ωｒを入力とし、例えば一次遅れ演算などによって、規範速度ωａが指令速度ωｒに追従するように、規範速度ωａを演算する。
【００２０】
制御偏差演算手段１０３は、規範速度ωａとモータ速度ωｍとの差である速度偏差ωｅと、後述する速度偏差補正手段１０５が出力する速度偏差補正値ωｅｃとを入力として、次式（２）に示す演算により制御偏差ｅを出力する。
【００２１】
ｅ＝ωｅ−ωｅｃ                            （２）
【００２２】
速度制御手段１０４は制御偏差ｅを入力として、例えば次式（３）に示すように速度比例ゲインＫｖｐと速度積分ゲインＫｖｉを用いた比例積分演算により制御偏差ｅが低減するような演算を行い、その結果を補償トルクτｍとして出力する。なお、次式（３）において、ｓは、ラプラス演算子である。
【００２３】
τｍ＝（Ｋｖｐ・ｓ＋Ｋｖｉ）／ｓ・ｅ        （３）
【００２４】
速度偏差補正手段１０５は補償トルクτｍを入力とし、当該補償トルクτｍに基づき、所定の制御演算を作用させることで速度偏差補正値ωｅｃを出力する。この所定の制御演算の一例としては、補償トルクτｍに予め設定された所定のゲインを乗算し、その乗算結果を速度偏差補正値ωｅｃとすればよい。
【００２５】
一方、加減速トルク演算手段１０６は指令速度演算手段１０１が出力する規範速度ωａを入力とし、当該規範速度ωａの変化に応じてモータ１およびモータ１に結合された負荷機械２を加減速するのに必要なトルクを演算し、加減速トルクτａとして出力する。この加減速トルクτａの演算は、例えば規範速度ωａの微分信号である規範加速度ωａ′を計算し、計算した規範加速度ωａ′にモータ１および負荷機械２の慣性モーメントを乗じる方法により演算する。
【００２６】
指令トルク演算手段１０７は、外部から入力されるフィードフォワードトルクτｆｆと速度制御手段１０４が出力する補償トルクτｍと加減速トルク演算手段１０６が出力する加減速トルクτａとを入力とし、フィードフォワードトルクτｆｆ、補償トルクτｍ、および、加減速トルクτａを加算したものを指令トルクτｒとして出力する。
【００２７】
また、比率演算手段１０２は、指令速度ωｒとモータ速度ωｍとの差である速度偏差ωｅを入力として、速度偏差ωｅが低減するような制御演算を作用させることで比率ゲインαを演算し出力する。これにより、指令速度演算手段１０１は、比率演算手段１０２で演算された比率ゲインαに基づき、式（１）に示す演算により基準速度ωｂを変更し、指令速度ωｒを出力する。
【００２８】
図２に、この発明によるモータ制御装置を利用した搬送システムの構成例を示す。図２において、１０は、鋼板や紙あるいはフィルムなどの搬送材、１１は第１のロール、１２は第２のロール、２１は第１のモータ、２２は第２のモータである。なお、以下の記述では、説明を容易にするため、規範速度生成手段１０８の入力から出力までの伝達特性を１とし、ωａ＝ωｒ、ωａ′＝ωｒ′（ωｒ′：指令加速度）として説明する。
【００２９】
図２に示す搬送システムは、第１のロール１１および第２のロール１２をそれぞれ第１のモータ２１および第２のモータ２２で同一方向に回転駆動することにより、搬送材１０を搬送する。このような搬送システムでは、搬送材１０に所望の張力が付与された状態を保ちながら、所望の搬送速度で加減速を行いつつ、搬送材１０を搬送することが望まれる。この発明の実施の形態１で説明するモータ制御装置は、例えば、図２に示す第１のモータ２１を駆動するためのものであり、そのとき、第２のモータ２２は通常使用される速度制御や位置制御を用いてもよい。
【００３０】
次に、モータ制御装置１００の詳細な動作と、それから得られる効果について説明する。上記のように、フィードフォワードトルクτｆｆは、モータ制御装置１００に外部から入力される。フィードフォワードトルクτｆｆは、搬送材１０に張力を付与するために必要なトルクとして、外部にて、予め計算されるものである。また、より正確には、モータ１および負荷機械２における摩擦などの機械的な損失を計算した値または予め測定した値を、フィードフォワードトルクτｆｆとしてもよい。
【００３１】
まず、速度制御手段１０４を省略し、速度制御手段１０４が出力する補償トルクτｍを０とした場合について考える。この場合は、指令トルクτｒを、指令トルク加算手段１０７にて、フィードフォワードトルクτｆｆと加減速トルクτａとを加算することによって得る。そうして、当該指令トルクτｒに基づいて、モータ１を動作させる。フィードフォワードトルクτｆｆと加減速トルクτａの演算が正確で、摩擦変動などの外乱要因がなければ、搬送材に所望の張力を与えながら、モータ１および負荷機械２を加減速することが可能となり、搬送材の速度と張力を所望どおりに制御することが可能となる。
【００３２】
しかしながら、実際には、フィードフォワードトルクτｆｆと加減速トルクτａとにより生成される指令トルクτｒでモータ１を駆動すると、モータ速度ωｍが変動する。その原因としては、モータ１が発生する脈動、負荷機械２の機械的な偏芯などが起因する速度の脈動、摩擦などの機械的損失の変動や加減速トルクτａの演算における過渡的成分を考慮した誤差など、さまざまな外乱の影響がある。そのため、フィードフォワードトルクτｆｆと加減速トルクτａとにより生成される指令トルクτｒでは、搬送材の搬送が安定に行えないといった問題がある。
【００３３】
そこで、この発明のモータ制御装置１００に設けた速度制御手段１０４の性質と効果について説明する。
【００３４】
速度制御手段１０４は、上記で説明した外乱の影響によって生じるモータ速度ωｍの変動を抑制する効果を持つものである。また、図２に示す搬送システムにおける、第１のモータ２１および第２のモータ２２ともに速度制御で駆動する場合、すなわち、速度偏差補正手段１０５を省略した場合について考える。この場合は、ある基準速度、例えば、搬送速度を制御するモータ（図２に示す搬送システムでは、第１のモータ２１）に与える指令速度と、隣接する搬送ロールを駆動するモータ（図２に示す搬送システムでは、第２のモータ２２）に与える指令速度との間に、わずかな速度差をもつように、第１のモータ２１に与える指令速度を生成することで、搬送材に張力を付与することが行われる。このように、第１のモータ２１および第２のモータ２２ともに速度偏差補正手段１０５を省略した速度制御で駆動する場合では、搬送材に付与される張力は、第１のモータ２１および第２のモータ２２の速度差のみで決まるため、搬送材の張力が所望の値となるよう外部からフィードフォワードトルクτｆｆを入力したとしても、張力が所望の値となるよう制御することはできない。
【００３５】
しかしながら、速度差と搬送材に付与する張力との物理的な関係は明確でない。そのため、搬送材に付与する張力が所望の値となるよう制御するためには、試行錯誤的に速度差を調整する必要がある。しかしながら、図２に示すような搬送システムでは、わずかな速度差の設定誤差によっても容易に不安定化する。そのため、搬送材に付与する張力が所望の値となるよう速度差を調整することは極めて微妙かつ困難な作業となる。また、図２に示した搬送システムにおける搬送ロール径は設計値から微小な誤差をもつ。また、搬送ロールの前後で搬送材の張力が異なると、搬送材の伸び縮みによって搬送材の搬送速度が搬送ロールの前後で変化する。このような理由により、モータ２１およびモータ２２のモータ速度を指令速度どおりに制御しても、搬送材の搬送速度は所望の値に対して誤差を持つことになる。このような場合において、モータ速度が指令速度と一致するように速度制御を行うと、複数の搬送ロールにより拘束されながら搬送される搬送材の搬送速度と、モータに入力される指令速度との間に、誤差を生じる。これにより、搬送材に付与される張力が過大な誤差をもつことになる。モータに与えられる指令速度が搬送材の搬送速度よりも大きい場合は、搬送材に付与される張力が低下し、搬送材が弛むことになる。逆に、モータに与えられる指令速度が搬送材の搬送速度よりも小さい場合は、搬送材には過大な張力がかかり、またこの過大な張力に釣り合うような過大なモータトルクが発生する。
【００３６】
上述の特許文献１に記載の従来のモータ制御装置では、速度差の設定を容易にする目的から、張力演算手段を備えている。張力演算手段は、搬送ロールの慣性モーメントと指令速度とから演算される加減速トルクと、メカニカルトルクと、検出されるモータの電流値とから、搬送材に付与される張力を演算する。そうして、張力演算手段で演算される張力演算値を確認しながら、搬送材に付与する張力が最適となるよう速度差を設定している。このように、張力演算値を確認しながら速度差を設定することにより、搬送材に所望の張力を付与することが可能となる。
【００３７】
このように、特許文献１に記載の従来のモータ制御装置では、張力演算値を確認しながら速度差を設定している。そのため、搬送材に付与する張力の設定値が変更されるたびに、張力設定値に応じた速度差を設定し直す必要がある。そのため、特許文献１に記載の従来のモータ制御装置を、運転中に段階的あるいは連続的に張力設定値を変更するような搬送システムに適用することはできない。また、搬送する搬送材の寸法や材質、および、搬送ロール間の距離などが変更されると、同じ張力設定値であっても、必要となる速度差は異なる。また、上記で述べたように搬送ロール径は設計値から微小な誤差をもち、その微小な誤差は搬送ロールごとに異なる。そのため、搬送材や搬送ロールを交換した場合でも、そのたびに張力設定値に応じた速度差を設定し直す必要がある。搬送材の寸法や材質などを考慮し、張力設定値に必要な速度差を事前に計算しておき、モータ制御装置にテーブル関数としてもたせておくことも考えられるが、すべての搬送材の寸法や材質、搬送ロール径の微小誤差、搬送ロールの配置などすべての条件を考慮することは現実的でない。
【００３８】
さらに、特許文献１に記載の従来のモータ制御装置では、張力演算手段で演算される張力演算値を確認しながら、搬送材に付与する張力が所望の値となるよう速度差を設定している。上記で述べたとおり、搬送材に付与する張力を制御するための速度差の設定には微妙な設定が必要であるため、試行錯誤的な調整になりやすく、わずかな設定誤差により搬送システムが不安定化することになる。そのため、特許文献１に記載の従来のモータ制御装置では、設定される速度差が初期設定からある程度適切な速度差となるまでの設定期間中に搬送システムが不安定化する問題がある。
【００３９】
次に、この発明のモータ制御装置１００に設けられた速度偏差補正手段１０５の性質と効果について説明する。この発明のモータ制御装置１００は、速度偏差手段１０５を備えている。速度偏差手段１０５は、比例積分制御などの演算を行う速度制御手段１０４の出力である補償トルクτｍに、所定のゲインを乗じたものを、速度偏差補正値ωｅｃとして出力する。そうして、速度偏差手段１０５が出力する速度偏差補正値ωｅｃを、速度偏差ωｅから減じる制御を制御偏差演算手段１０３により行う。これにより、定常的に微小な速度誤差があっても、過大な張力誤差や過大なモータトルクの発生を防止することが可能となる。
【００４０】
図１では、速度偏差補正値ωｅｃを速度偏差ωｅから減じる構成について記載したが、偏差速度偏差ωｅの代わりに、速度補正値ωｅｃを、指令速度ωｒから減じるような構成としても同様の効果を得ることができる。すなわち指令速度ωｒから速度偏差補正値ωｅｃを減じた信号とモータ速度ωｍとの偏差を速度制御手段１０４に入力する構成と等価な構成である。このような制御を行うことで、補償トルクτｍが大きくなれば指令速度ωｒを小さくするよう修正することにより、補償トルクτｍが過大となることを防止する効果がある。
【００４１】
速度制御手段１０４で行う演算を、式（３）に示す比例積分演算をとし、速度偏差補正手段１０５は、比例ゲインＫを用いた比例演算を行う場合を考える。このとき、速度偏差ωｅから補償トルクτｍまでの伝達関数は次式（４）で表される。
【００４２】
τｍ／ωｅ＝（Ｋｖｐ・ｓ＋Ｋｖｉ）／｛（１＋Ｋ・Ｋｖｐ）ｓ＋Ｋ・Ｋｖｉ）                                （４）
【００４３】
式（４）においてＫ＝０とすると、式（４）は、式（３）と同じとなり、速度偏差補正手段１０５を省略した場合と等価となる。このときｓ＝０とおいた式（４）の定常ゲインは無限大となる。速度偏差ωｅが定常的に微小な値をもてば、無限大の補償トルクτｍを発生するような演算を行い、速度偏差ωｅをゼロに漸近させる。一方、速度偏差補正手段１０５を用いた場合の式（４）の定常ゲインは１／Ｋとなり、定常的な速度偏差ωｅが存在しても、速度制御手段１０４が出力する補償トルクτｍは有限となるため、モータトルクが過大となることを防止している。
【００４４】
しかしながら、定常的な速度偏差ωｅがある場合、速度制御手段１０４が、定常的な補償トルクτｍを出力することになるため、モータに与えられる指令トルクは、フィードフォワードトルクτｆｆと加減速トルクτａと補償トルクτｍを加算したものとなり、フィードフォワードトルクτｆｆで設定したとおりの張力を正確に維持することが困難となる。
【００４５】
これに対し、本発明の実施の形態１で示すモータ制御装置では、比率演算手段１０２を備えている。比率演算手段１０２は、次式（５）に示すように、速度偏差ωｅに基づいて、速度偏差ωｅがゼロに漸近するよう、少なくとも積分演算を含む演算により、比率ゲインαを演算する。そうして、この比率ゲインαを用いて、外部から入力される基準速度ωｂを変更し、指令速度ωｒが基準速度ωｂに対し適切な速度差をもつよう指令速度ωｒを生成する。
【００４６】
α＝Ｋｒ・ωｅ／ｓ                                （５）
【００４７】
ここで、Ｋｒは比率演算を行う際の積分ゲインである。
【００４８】
本実施の形態１においては、上記のように構成して、搬送ロール径の微小な誤差や搬送材の伸び縮みにより搬送ロール前後で搬送速度が変化し、それに起因して発生する定常的な速度偏差ωｅがあっても、当該速度偏差ωｅに基づき、比率演算手段１０２により、比率ゲインαの値を調整する。そうして、指令速度演算手段１０１が、速度偏差ωｅがゼロに漸近するよう、比率ゲインαを用いて基準速度ωｂを修正し、指令速度ωｒを生成する。これにより、速度偏差ωｅを微小（ほぼゼロ）にすることができる。そのため、速度制御手段１０４が出力する補償トルクτｍが定常的な出力をもつことはなく、フィードフォワードトルクτｆｆで設定したとおりの所望の張力を搬送材に付与することができ、高精度な張力制御が可能となる。
【００４９】
また、本実施の形態１においては、直接的に張力あるいは張力演算値に基づいて比率ゲインαを調整しておらず、速度偏差ωｅに基づき、速度偏差ωｅがゼロに漸近するよう比率ゲインαを演算している。このことにより、搬送材や搬送ロールを交換した場合であっても、適切な比率ゲインαを自動的に計算することができる。従って、常にフィードフォワードトルクτｆｆで設定したとおりの張力を搬送材に付与することが可能となる。また、予期しない外乱の影響によって搬送速度や張力が変動するような場合であっても、速度偏差補正手段１０５の効果により、モータトルクや張力の過大誤差の発生や搬送システムの不安定化を防止する。過渡的に発生した速度偏差ωｅに基づき、自動的に比率ゲインαを計算し、速度偏差ωｅがゼロに漸近するような指令速度ωｒを生成するため、定常的には所望の張力を搬送材に付与することが可能となる。
【００５０】
また、本実施の形態１においては、加減速トルク演算手段１０６と指令トルク演算手段１０７とを備えている。加減速トルク演算手段１０６は、モータ１および負荷機械２を駆動するのに必要な加減速トルクτａを演算する。指令トルク演算手段１０７は、加減速トルクτａとフィードフォワードトルクτｆｆと補償トルクτｍとを加算して、指令トルクτｒを生成する。これらにより、モータ１の加減速を正確に行いながら、定常的にはモータ１が発生するトルクを、外部から設定したフィードフォワードトルクτｆｆに一致させるとともに、モータ１の速度を安定に動作させることが可能となる。これにより、加減速時であっても、モータ１および負荷機械２を用いて搬送する搬送材に付与する張力を外部から設定した値に一致させながら、モータ１を安定に動作させることが可能となる。
【００５１】
また、本実施の形態１では、速度偏差補正手段１０５は、比例ゲインＫを用いた比例演算を行うとして説明した。しかしながら、これに限定されず、速度偏差補正手段１０５は、速度偏差ωｅから補償トルクτｍまでの伝達関数において、ｓ＝０とした定常ゲインが有限となるような構成であればよい。例えば、速度偏補正差手段１０５を省略し、比例積分演算を行う速度制御手段１０４にハイパスフィルタを直列に加えた構成としてもよい。あるいは、同様に速度偏差補正手段１０５を省略し、ハイパスフィルタの代わりに、速度制御手段１０４の積分演算を疑似積分演算に置き換えた制御演算を行うような構成としてもよい。いずれの場合にも、速度偏差ωｅから補償トルクτｍまでの伝達特性におけるｓ＝０としたときの定常ゲインは有限となるため、上述した本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
また、本実施の形態１における比演算手段１０２は、速度偏差ωｅに基づき、速度偏差ωｅがゼロに漸近するよう少なくとも積分演算を含む演算により比率ゲインαを演算する場合について説明した。しかしながら、比率演算手段１０２は比例ゲインを用いた比例演算あるいは比例積分演算を行うものであってもよい。なお、いずれの場合においても、設定張力、搬送ロール、搬送材が変更された場合であっても、自動で比率ゲインを演算することが可能であるという効果が得られる。更に、比率演算手段１０２が速度偏差ωｅに基づいた比例演算により比率ゲインαを演算する場合、速度偏差ωｅの大きさが所定のしきい値よりも小さくなるまで上記比例ゲインを連続的あるいは段階的に大きくすることで、上記の積分演算を行うこととほぼ同様な効果を得ることが可能となる。
【００５３】
また、本実施の形態１においては、指令トルク演算手段１０７が、外部から入力されるフィードフォワードトルクτｆｆと補償トルクτｍとを少なくとも加算して、指令トルクτｒを出力するようにしたので、フィードフォワードトルクτｆｆで設定したとおりの張力を搬送材に付与することが可能となる。
【００５４】
また、本実施の形態１においては、加減速トルク演算手段１０６と指令トルク演算手段１０７とを備えている。加減速トルク演算手段１０６は、指令速度ωｒを入力として、モータ速度ωｍが指令速度ωｒに一致するよう加減速を行うのに必要な加減速トルクτａを出力する。指令トルク演算手段１０７は、補償トルクτｍとフィードフォワードトルクτｆｆと加減速トルクτａとを加算し、指令トルクτｒを出力する。これにより、加減速時においても、モータ１を安定に動作させ、正確な加減速を実現できる。また、加減速変化に伴う過渡的な変動が速度偏差ωｅに現れなくなる。そのため、比率演算を正確かつ高速に演算することができる。本実施の形態１におけるモータ制御装置１００は、加減速トルク演算手段１０６をモータ制御装置１００の内部に備えた構成としたが、加減速トルク演算手段１０６を省略し、指令速度を入力する際に予め演算した加減速トルクを外部から入力する構成としてもよい。
【００５５】
また、本実施の形態１においては、規範速度生成手段１０８の入力から出力までの伝達特性を１とし、ωａ＝ωｒとして説明した。例えば、規範速度生成手段１０８が一次遅れ演算によって指令速度ωｒに追従するよう規範速度ωａを演算するよう構成することで、指令速度ωｒの変曲点における不連続な変化に起因して発生する張力変動を抑制することが可能となる。また、図２のモータ２１およびモータ２２の各々を駆動制御するモータ制御装置における規範速度生成手段１０８の一次遅れ演算の応答を等しくすることで、モータ２１とモータ２２のモータ速度の揃速性が向上させることができ、正確な張力制御が可能となる。
【００５６】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２によるモータ制御装置を示すブロック図である。図３において、２００はモータ制御装置（図１の１００に相当）、２０１は指令速度演算手段（図１の１０１に相当）、２０２は比率演算手段（図１の１０２に相当）、２０３は制御偏差演算手段（図１の１０３に相当）、２０４は速度制御手段（図１の１０４に相当）、２０５は速度偏差補正手段（図１の１０５に相当）、２０６は加減速トルク演算手段（図１の１０６に相当）、２０７は指令トルク演算手段（図１の１０７に相当）、２０８は規範速度生成手段（図１の１０８に相当）である。なお、符号１〜３は、図１と同じであるため、ここでは説明を省略する。なお、以下の記述では、実施の形態１と同様に説明を容易にするため規範速度生成手段２０８の入力から出力までの伝達特性を１とし、ωａ＝ωｒ、ωａ′＝ωｒ′として説明する。
【００５７】
図３の構成と図１の構成の違いとしては、図１に示した実施の形態１における比率演算手段１０２には速度偏差ωｅを入力としていたが、本実施の形態では、比率演算手段２０２へは、速度偏差ωｅの代わりに、速度偏差補正手段２０５が出力する速度偏差補正値ωｅｃを入力とした点である。他の構成および動作については、基本的に実施の形態１と同じである。従って、以下の説明において記載されていない説明については、実施の形態１を参照されたい。
【００５８】
モータ制御装置２００は、速度検出手段３で検出するモータ１の速度であるモータ速度ωｍと外部から入力される基準速度ωｂおよびフィーフォワードトルクτｆｆを入力とし、以下で述べる動作により指令トルクτｒを出力する。
【００５９】
モータ制御装置２００の内部において、指令速度演算手段２０１は、外部から入力される基準速度ωｂおよび比率演算手段２０２で演算される比率ゲインαを入力とする。指令速度演算手段２０１は、基準速度ωｂと比率ゲインαとを用いて、モータ１のモータ速度ωｍを制御するための指令速度ωｒを生成する。具体的には、指令速度演算手段２０１は、比率ゲインα用いて、指令速度ωｒが基準速度ωｂに対して速度差をもつよう、例えば式（１）に示すような演算を行って、指令速度ωｒを生成する。
【００６０】
制御偏差演算手段２０３には、指令速度ωｒ（＝規範速度ωａ）とモータ速度ωｍとの差である速度偏差ωｅが入力される。さらに、制御偏差演算手段２０３には、速度偏差補正手段２０５が出力する速度偏差補正値ωｅｃも入力される。制御偏差演算手段２０３は、速度偏差ωｅと速度偏差補正値ωｅｃとを用いて、例えば、式（２）に示す演算を行うこととにより制御偏差ｅを出力する。速度制御手段２０４は、制御偏差ｅを入力として、例えば式（３）に示すように速度比例ゲインＫｖｐと速度積分ゲインＫｖｉを用いた比例積分演算により制御偏差ｅが低減するような演算を行い、その結果を補償トルクτｍとして出力する。
【００６１】
速度偏差補正手段２０５には、速度制御手段２０４が出力する補償トルクτｍが入力される。速度偏差補正手段２０５は、補償トルクτｍに基づき、所定の制御演算を作用させることで速度偏差補正値ωｅｃを出力する。この所定の制御演算の一例としては、補償トルクτｍに予め設定された所定のゲインを乗算し、その乗算結果を速度偏差補正値ωｅｃとすればよい。
【００６２】
加減速トルク演算手段２０６は、指令速度演算手段２０１が出力する指令速度ωｒ（＝規範速度ωａ）が入力される。加減速トルク演算手段２０６は、指令速度ωｒの変化に応じて、モータ１およびモータ１に結合された負荷機械２を加減速するのに必要なトルクを演算し、加減速トルクτａとして出力する。この加減速トルクτａの演算は、例えば指令速度ωｒの微分信号である指令加速度ωｒ′を計算し、計算した指令加速度ωｒ′にモータ１および負荷機械２の慣性モーメントを乗じる方法により演算する。
【００６３】
指令トルク演算手段２０７は、外部から入力されるフィードフォワードトルクτｆｆと速度制御手段２０４が出力する補償トルクτｍと加減速トルク演算手段２０６が出力する加減速トルクτａとが入力される。指令トルク演算手段２０７は、入力されたそれらのフィードフォワードトルクτｆｆ、補償トルクτｍ、および、加減速トルクτａを加算したものを指令トルクτｒとして出力する。
【００６４】
比率演算手段２０２は、速度偏差補正手段２０５が出力する速度偏差補正値ωｅｃが入力される。比率演算手段２０２は、速度偏差補正値ωｅｃが低減するような制御演算を作用させることで、比率ゲインαを演算する。さらに、比率演算手段２０２は、当該比率ゲインαに基づき、式（１）に示す演算により基準速度ωｂを変更し、指令速度ωｒを出力する。
【００６５】
ここで、速度制御手段２０４が、式（３）で示される速度比例ゲインＫｖｐおよび速度積分ゲインＫｖｉを用いた比例積分演算を行うものとし、速度偏差補正手段２０５が速度比例ゲインＫｖｐを用いた比例演算を行うものとすると、速度偏差ωｅから速度偏差補正値ωｅｃまでの伝達関数は次式（６）のように表される。
【００６６】
ωｅｃ／ωｅ＝（Ｋｖｐ・ｓ＋Ｋｖｉ）Ｋ／｛（１＋Ｋｖｐ）・ｓ＋Ｋ・Ｋｖｉ｝                         （６）
【００６７】
式（６）においてｓ＝０とすると、ωｅｃ／ωｅ＝１となり、定常的には速度偏差ωｅと速度偏差補正値ωｅｃは一致する。
【００６８】
本実施の形態２においては、上記のように構成して、速度偏差ωｅの代わりに、速度偏差補正値ωｅｃを、比例演算手段２０２への入力とし、比例演算手段２０２が、速度偏差補正値ωｅｃに基づいて比率ゲインαを演算し、指令速度演算手段２０１が、指令速度ωｒを生成するよう構成することで、過渡的に異なる部分はあるものの、上述の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
また、速度偏差ωｅと同等の信号であれば、速度偏差ωｅあるいは速度偏差補正値ωｅｃの代わりに、例えば速度制御手段２０４が出力する補償トルクτｍを比率演算手段２０２の入力とし、比率演算手段２０２が、補償トルクτｍに基づいて比率ゲインαを演算する構成にしてもよい。
【００７０】
また、本実施の形態２においては、比率演算手段２０２が、速度偏差補正値ωｅｃに基づき、速度偏差補正値ωｅｃがゼロに漸近するよう少なくとも積分演算を含む演算により、比率ゲインαを演算する場合について説明した。しかしながら、比率演算手段２０２は、比例ゲインαを用いた比例演算あるいは比例積分演算を行うものであってもよい。なお、いずれの場合においても、設定張力、搬送ロール、搬送材が変更された場合であっても、自動で比率ゲインαを演算することが可能であるという効果が得られる。更に、比率演算手段２０２が速度偏差補正値ωｅｃに基づいた比例演算により比率ゲインαを演算する場合、速度偏差補正値ωｅｃの大きさが所定のしきい値よりも小さくなるまで、比例ゲインαを連続的あるいは段階的に大きくすることで、上記の積分演算を行うこととほぼ同様な効果を得ることが可能となる。
【００７１】
実施の形態３．
図４は本発明の実施の形態３によるモータ制御装置を示すブロック図である。図４において、３００はモータ制御装置（図１の１００に相当）、３０１は指令速度演算手段（図１の１０１に相当）、３０２は比率演算手段（図１の１０２に相当）、３０３は制御偏差演算手段（図１の１０３に相当）、３０４は速度制御手段（図１の１０４に相当）、３０５は速度偏差補正手段（図１の１０５に相当）、３０７は指令トルク演算手段（図１の１０７に相当）、３０８は規範速度生成手段（図１の１０８に相当）である。なお、符号１〜３は、図１と同じであるため、ここでは説明を省略する。なお、以下の記述では、実施の形態１と同様に説明を容易にするため規範速度生成手段１０８の入力から出力までの伝達特性を１とし、ω＝ωａとして説明する。
【００７２】
図４の構成と図１の構成の違いとしては、本実施の形態においては、図１の実施の形態１において設けられていた加減速トルク演算手段１０６を省略し、指令トルク演算手段３０７へ加減速トルクτａを入力せずに、指令トルク演算手段３０７へは外部からの入力であるフィードフォワードトルクτｆｆと速度制御手段３０４が出力する補償トルクτｍのみにしたものである。他の構成および動作は、基本的に実施の形態１と同じである。従って、以下の説明において記載されていない説明については、実施の形態１を参照されたい。
【００７３】
モータ制御装置３００は、速度検出手段３で検出されたモータ速度ωｍと外部から入力される基準速度ωｂおよびフィーフォワードトルクτｆｆとを入力とし、以下で述べる動作により指令トルクτｒを出力する。
【００７４】
モータ制御装置３００の内部において、指令速度演算手段３０１は、外部から入力される基準速度ωｂおよび比率演算手段３０２で演算される比率ゲインαを入力とする。指令速度演算手段３０１は、比率ゲインα用いて、モータ１のモータ速度ωｍを制御するための指令速度ωｒを生成する。モータ１は、指令速度ωｒに従って、負荷機械２を駆動する。具体的には、指令速度演算手段３０１は、指令速度ωｒが基準速度ωｂに対して速度差をもつように、例えば式（１）に示すような演算を行い、指令速度ωｒを生成する。
【００７５】
制御偏差演算手段３０３には、指令速度ωｒとモータ速度ωｍとの差である速度偏差ωｅが入力される。さらに、制御偏差演算手段３０３には、後述する速度偏差補正手段３０５が出力する速度偏差補正値ωｅｃも入力される。制御偏差演算手段３０３は、速度偏差ωｅと速度偏差補正値ωｅｃとを用いて、例えば式（２）に示す演算を行うことにより制御偏差ｅを出力する。速度制御手段３０４は、制御偏差ｅを入力として、例えば式（３）に示すように速度比例ゲインＫｖｐと速度積分ゲインＫｖｉを用いた比例積分演算により制御偏差ｅが低減するような演算を行い、その結果を補償トルクτｍとして出力する。
【００７６】
速度偏差補正手段３０５は、速度制御手段３０４が出力する補償トルクτｍに基づき所定の制御演算を作用させることで速度偏差補正値ωｅｃを出力する。この所定の制御演算の一例としては、補償トルクτｍに予め設定された所定のゲインを乗算し、その乗算結果を速度偏差補正値ωｅｃとすればよい。
【００７７】
指令トルク演算手段３０７は、外部から入力されるフィードフォワードトルクτｆｆと速度制御手段３０４が出力する補償トルクτｍとを入力とし、フィードフォワードトルクτｆｆと補償トルクτｍとを加算したものを指令トルクτｒとして出力する。
【００７８】
比率演算手段３０２は、指令速度ωｒ（＝規範速度ωａ）とモータ速度ωｍとの差である速度偏差ωｅが入力される。比率演算手段３０２は、速度偏差ωｅが低減するような制御演算を作用させることで比率ゲインαを演算する。これにより、指令速度演算手段３０１は、比率演算手段３０２で演算された比率ゲインαに基づき、式（１）に示す演算により基準速度ωｂを変更し、指令速度ωｒを出力する。
【００７９】
上述したように、搬送ロール径の微小な誤差や搬送材の伸び縮みにより、搬送ロール前後で、搬送速度が変化することがある。また、それに起因して速度偏差ωｅが発生することがある。本実施の形態３では、上記のように構成することで、速度偏差ωｅが発生した場合でも、比率演算手段３０２により速度偏差ωｅがゼロに漸近するよう基準速度ωｂを修正するための比率ゲインαを求め、指令速度演算手段３０１が、比率ゲインαを用いて基準速度ωｂを修正して指令速度ωｒを生成するので、速度偏差ωｅを微小（ほぼゼロ）にすることができる。そのため、速度制御手段３０４が出力する補償トルクτｍが定常的な出力をもつことはなく、フィードフォワードトルクτｆｆで設定したとおりの所望の張力を搬送材に付与することができ、高精度な張力制御が可能となる。
【００８０】
また、本実施の形態３においては、比率演算手段３０２が、速度偏差ωｅに基づき速度偏差ωｅがゼロに漸近するよう比率ゲインαを演算していることにより、搬送材や搬送ロールを交換した場合であっても適切な比率ゲインαを自動的に計算するため常にフィードフォワードトルクτｆｆで設定したとおりの張力を搬送材に付与することが可能となる。また、予期しない外乱の影響によって搬送速度や張力が変動するような場合であっても、速度偏差補正手段３０５の効果によりモータトルクや張力の過大誤差の発生や搬送システムの不安定化を防止し、過渡的に発生した速度偏差ωｅに基づき自動的に比率ゲインαを計算し、速度偏差ωｅがゼロに漸近するような指令速度ωｒを生成するため、定常的には所望の張力を搬送材に付与することが可能となる。
【００８１】
また、本実施の形態３においては、実施の形態２でも述べたように、速度偏差ωｅの代わりに、速度偏差補正値ωｅｃや補償トルクτｍを、比率演算手段３０２の入力としてもよい。その場合は、比率演算手段３０２が、速度偏差補正値ωｅｃあるいは補償トルクτｍに基づいて比率ゲインαを演算する。
【００８２】
なお、本実施の形態３においては、実施の形態１のように加減速トルクτａを指令トルクτｒに加算していないため、加減速時は指令トルクτｒとフィードフォワードトルクτｆｆが一致せず、また指令速度ωｒに対するモータ速度ωｍの追従性も実施の形態１と比べて劣化するが、指令速度ωｒの増減によって補償トルクτｍが過渡的に増減するよう動作するため指令速度ωｒに対する追従特性が極端に劣化するものではない。
【００８３】
また、本実施の形態３においては、モータ制御装置２００において外部から入力されるフィードフォワードトルクτｆｆを演算する際に、モータ１および負荷機械２を加減速するのに必要な加減速トルクを計算し、フィードフォワードトルクτｆｆにさらに加算しておけば、実施の形態１とほぼ同様な効果をうることが可能となる。
【００８４】
また、本実施の形態３においては、比演算手段２０２が、速度偏差ωｅに基づき、速度偏差ωｅがゼロに漸近するよう少なくとも積分演算を含む演算により比率ゲインαを演算する場合について説明した。しかしながら、比率演算手段２０２は、比例ゲインを用いた比例演算あるいは比例積分演算を行うものであってもよい。なお、いずれの場合においても、設定張力、搬送ロール、搬送材が変更された場合であっても、自動で比率ゲインを演算することが可能であるという効果が得られる。更に、比率演算手段１０２が速度偏差ωｅに基づいた比例演算により比率ゲインαを演算する場合、速度偏差ωｅの大きさが所定のしきい値よりも小さくなるまで上記比例ゲインを連続的あるいは段階的に大きくすることで、上記の積分演算を行うこととほぼ同様な効果を得ることが可能となる。
【００８５】
実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４によるモータ制御装置を示すブロック図である。図５において、４００はモータ制御装置（図１の１００に相当）、４０１は指令速度演算手段（図１の１０１に相当）、４０２は比率演算手段（図１の１０２に相当）、４０３は制御偏差演算手段（図１の１０３に相当）、４０４は速度制御手段（図１の１０４に相当）、４０５は速度偏差補正手段（図１の１０５に相当）、４０６は加減速トルク演算手段（図１の１０６に相当）、４０７は指令トルク演算手段（図１の１０７に相当）、４０８は規範速度生成手段（図１の１０８に相当）である。なお、符号１〜３は、図１と同じであるため、ここでは説明を省略する。なお、以下の記述では、実施の形態１と同様に説明を容易にするため規範速度生成手段１０８の入力から出力までの伝達特性を１とし、ωａ＝ωｒ、ωｒ′＝ωａ′として説明する。
【００８６】
図５の構成と図１の構成の違いとしては、本実施の形態においては、指令トルク演算手段４０７へのフィードフォワードトルクτｆｆの入力を省略している。また、速度偏差補正手段４０５への入力として、補償トルクτｍを入力する代わりに、フィードフォワードトルクτｆｆと補償トルクτｍとの偏差であるトルク偏差τｅを入力としている。他の構成や動作については、基本的に実施の形態１と同じであるため、以下の説明において記載されていない説明については、実施の形態１を参照されたい。
【００８７】
モータ制御装置４００は、モータ速度ωｍ、外部から入力される基準速度ωｂおよびフィーフォワードトルクτｆｆを入力とし、以下で述べる動作により指令トルクτｒを出力する。
【００８８】
モータ制御装置４００の内部において、指令速度演算手段４０１は、外部から入力される基準速度ωｂおよび比率演算手段４０２で演算される比率ゲインαを入力とし、負荷機械２を駆動するモータ１のモータ速度ωｍを制御するための指令速度ωｒを生成する。指令速度演算手段４０１は、比率ゲインα用いて、指令速度ωｒが基準速度ωｂに対して速度差をもつよう、例えば式（１）に示すような演算を行い、指令速度ωｒを生成する。
【００８９】
制御偏差演算手段４０３は、指令速度ωｒ（＝規範速度ωａ）とモータ速度ωｍとの差である速度偏差ωｅが入力される。また、制御偏差演算手段４０３には、速度偏差補正手段４０５から、速度偏差補正値ωｅｃも入力される。制御偏差演算手段４０３は、速度偏差ωｅと速度偏差補正値ωｅｃから、制御偏差ｅを求める。速度制御手段４０４は、制御偏差ｅを入力として、例えば式（２）に示すように速度比例ゲインＫｖｐと速度積分ゲインＫｖｉを用いた比例積分演算により制御偏差ｅが低減するような演算を行い、その結果を補償トルクτｍとして出力する。
【００９０】
速度偏差補正手段４０５は、外部から入力されるフィードフォワードトルクτｆｆと補償トルクτｍとの偏差であるトルク偏差τｅを入力とし、所定の制御演算を作用させることで速度偏差補正値ωｅｃを出力する。この所定の制御演算の一例としては、補償トルクτｍに予め設定された所定のゲインを乗算し、その乗算結果を速度偏差補正値ωｅｃとすればよい。
【００９１】
加減速トルク演算手段４０６は、指令速度演算手段４０１が出力する指令速度ωｒ（＝規範速度ωａ）を入力とし、指令速度ωｒの変化に応じて、モータ１およびモータ１に結合された負荷機械２を加減速するのに必要なトルクを演算し、加減速トルクτａとして出力する。この加減速トルクτａの演算は、例えば指令速度ωｒの微分信号である指令加速度ωｒ′を計算し、計算した指令加速度ωｒ′にモータ１および負荷機械２の慣性モーメントを乗じる方法により演算する。
【００９２】
指令トルク演算手段４０７は、速度制御手段４０４が出力する補償トルクτｍおよび加減速トルク演算手段４０６が出力する加減速トルクτａとを入力とし、補償トルクτｍと加減速トルクτａとを加算したものを指令トルクτｒとして出力する。
【００９３】
比率演算手段４０２は速度偏差ωｅを入力として速度偏差ωｅが低減するような制御演算を作用させることで比率ゲインαを演算し、指令速度演算手段４０１は、演算された比率ゲインαに基づいて、式（１）に示す演算により基準速度ωｂを変更し、指令速度ωｒを出力する。
【００９４】
本実施の形態４では、上記のように構成することで、上述の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態４においては、速度偏差補正手段４０５は、フィードフォワードトルクτｆｆと補償トルクτｍとの差τｅを入力として、速度偏差補正値ωｅｃを演算するようにしたので、トルクをフィードバックすることにより搬送材に付与する張力を安定に制御するとともに、フィードフォワードトルクで設定したとおりの張力を搬送材に付与することが可能となる。
【００９５】
また、本実施の形態４においては、比演算手段４０２は速度偏差ωｅに基づき速度偏差ωｅがゼロに漸近するよう少なくとも積分演算を含む演算により比率ゲインαを演算する場合について説明した。しかしながら、比率演算手段４０２は、比例ゲインを用いた比例演算、あるいは比例積分演算を行うものであってもよい。なお、いずれの場合においても、設定張力、搬送ロール、搬送材が変更された場合であっても、自動で比率ゲインを演算することが可能であるという効果が得られる。更に、比率演算手段１０２が速度偏差ωｅに基づいた比例演算により比率ゲインαを演算する場合、速度偏差ωｅの大きさが所定のしきい値よりも小さくなるまで上記比例ゲインを連続的あるいは段階的に大きくすることで、上記の積分演算を行うこととほぼ同様な効果を得ることが可能となる。
【符号の説明】
【００９６】
１  モータ、２  負荷機械、３  速度検出手段、１００，２００，３００，４００  モータ制御装置、１０１，２０１，３０１，４０１  指令速度演算手段、１０２，２０２，３０２，４０２  比率演算手段、１０３，２０３，３０３，４０３  制御偏差演算手段、１０４，２０４，３０４，４０４  速度制御手段、１０５，２０５，３０５，４０５  速度偏差補正手段、１０６，２０６，４０６  加減速トルク演算手段、１０７，２０７，３０７，４０７  指令トルク演算手段、１０８，２０８，３０８，４０８  規範速度生成手段。
【図１】
2011148852.tif 000003
【図２】
2011148852.tif 000004
【図３】
2011148852.tif 000005
【図４】
2011148852.tif 000006
【図５】
2011148852.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成23年11月11日(2011.11.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
この発明は、外部から入力される基準速度と比率ゲインとに基づいて指令速度を演算する指令速度演算手段と、前記指令速度と負荷機械を駆動するモータの速度であるモータ速度との差である速度偏差から補償トルクまでの伝達特性が有限の定常ゲイン特性を有し、前記速度偏差に基づき積分演算を含まない制御演算により前記補償トルクを出力する補償トルク演算手段と、少なくとも前記補償トルクに基づいて前記負荷機械を駆動する前記モータのトルクの目標値である指令トルクを出力する指令トルク演算手段と、
前記速度偏差に基づいて前記比率ゲインを演算して前記指令速度演算手段に入力する比率演算手段とを備えたことを特徴とするモータ制御装置である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
この発明は、外部から入力される基準速度と比率ゲインとに基づいて指令速度を演算する指令速度演算手段と、前記指令速度と負荷機械を駆動するモータの速度であるモータ速度との差である速度偏差から補償トルクまでの伝達特性が有限の定常ゲイン特性を有し、前記速度偏差に基づき積分演算を含まない制御演算により前記補償トルクを出力する補償トルク演算手段と、少なくとも前記補償トルクに基づいて前記負荷機械を駆動する前記モータのトルクの目標値である指令トルクを出力する指令トルク演算手段と、
前記速度偏差に基づいて前記比率ゲインを演算して前記指令速度演算手段に入力する比率演算手段とを備えたことを特徴とするモータ制御装置であるので、搬送材や搬送ロール、または、搬送材に付与すべき所望の張力値が変更された場合であっても、簡単な調整で安定な搬送を行いながら速度差を設定し、外部から設定したとおりの張力を搬送材に与えつつ、指令速度に応じて正確かつ安定にモータおよび搬送材の搬送速度を制御することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から入力される基準速度と比率ゲインとに基づいて指令速度を演算する指令速度演算手段と、
前記指令速度と負荷機械を駆動するモータの速度であるモータ速度との差である速度偏差から補償トルクまでの伝達特性が有限の定常ゲイン特性を有し、前記速度偏差に基づき積分演算を含まない制御演算により前記補償トルクを出力する補償トルク演算手段と、
少なくとも前記補償トルクに基づいて前記負荷機械を駆動する前記モータのトルクの目標値である指令トルクを出力する指令トルク演算手段と、
前記速度偏差に基づいて前記比率ゲインを演算して前記指令速度演算手段に入力する比率演算手段と
を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記比率演算手段は、前記速度偏差が低減するよう少なくとも積分演算を含む制御演算により前記比率ゲインを演算することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記比率演算手段は、前記速度偏差が低減するよう所定のゲインの比例演算により前記比率ゲインを演算することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記比率演算手段は、前記速度偏差が所定の閾値より小さくなるまで前記比率ゲインを増大させることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記指令トルク演算手段は、外部から入力されるフィードフォワードトルクと前記補償トルクとを加算して前記指令トルクを出力することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記指令速度を入力として前記モータ速度が前記指令速度に一致するよう加減速を行うのに必要な加減速トルクを出力する加減速トルク演算手段をさらに備え、
前記指令トルク演算手段は、前記補償トルクと前記フィードフォワードトルクと前記加減速トルクとを加算して前記指令トルクを出力する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記指令速度演算手段が出力する前記指令速度に基づいて演算される規範速度と前記モータ速度との差を速度偏差とし、前記加減速トルク演算手段は前記規範速度を入力として前記モータ速度が前記規範速度に一致するよう加減速を行うのに必要な加減速トルクを出力する
ことを特徴とする請求項６に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記補償トルク演算手段は、
前記速度偏差と速度偏差補正値とに基づいて制御偏差を出力する制御偏差演算手段と、
前記制御偏差に基づいて、前記制御偏差が低減するよう少なくとも積分演算を含む制御演算により補償トルクを出力する速度制御手段と、
少なくとも前記補償トルクに基づいて前記速度偏差補正値を演算して前記制御偏差演算手段に入力する速度偏差補正手段と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記速度偏差補正手段は、外部から入力されるフィードフォワードトルクと前記補償トルクとの差を入力として前記速度偏差補正値を演算することを特徴とする請求項８に記載のモータ制御装置。
【国際調査報告】
2011148852.tif 000008
2011148852.tif 000009